Autotrophic and mixotrophic metabolism of an anammox bacterium revealed by in vivo 13C and 2H metabolic network mapping
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Anaerobic ammonium-oxidizing (anammox) bacteria mediate a key step in the biogeochemical nitrogen cycle and have been applied worldwide for the energy-efficient removal of nitrogen from wastewater. However, outside their core energy metabolism, little is known about the metabolic networks driving anammox bacterial anabolism and use of different carbon and energy substrates beyond genome-based predictions. Here, we experimentally resolved the central carbon metabolism of the anammox bacterium Candidatus ‘Kuenenia stuttgartiensis’ using time-series 13C and 2H isotope tracing, metabolomics, and isotopically nonstationary metabolic flux analysis. Our findings confirm predicted metabolic pathways used for CO2 fixation, central metabolism, and amino acid biosynthesis in K. stuttgartiensis, and reveal several instances where genomic predictions are not supported by in vivo metabolic fluxes. This includes the use of the oxidative branch of an incomplete tricarboxylic acid cycle for alpha-ketoglutarate biosynthesis, despite the genome not having an annotated citrate synthase. We also demonstrate that K. stuttgartiensis is able to directly assimilate extracellular formate via the Wood–Ljungdahl pathway instead of oxidizing it completely to CO2 followed by reassimilation. In contrast, our data suggest that K. stuttgartiensis is not capable of using acetate as a carbon or energy source in situ and that acetate oxidation occurred via the metabolic activity of a low-abundance microorganism in the bioreactor’s side population. Together, these findings provide a foundation for understanding the carbon metabolism of anammox bacteria at a systems-level and will inform future studies aimed at elucidating factors governing their function and niche differentiation in natural and engineered ecosystems.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».